KR20130043072A - 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅 및 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 최대 300 ℃ 로 가열될 때 약 15 % 미만 중량 손실로 나타나는 것처럼 높은 열적 안정성을 가지는 소유성 (oleophobic) 저접착 코팅을 포함하고, 자외선 (UV) 겔 잉크 액적 또는 고체 잉크 액적은 상기 코팅의 표면과 약 45° 초과 접촉각 및 약 30° 미만의 미끄럼 각을 나타내고, 상기 코팅이 적어도 30 분 동안 적어도 200 ℃ 의 온도로 노출된 후 상기 코팅은 상기 접촉각과 미끄럼 각을 유지하는, 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅에 관한 것이다.
본 발명은 또한 제 1 이소시아네이트 화합물과 하이드록실 관능화 플루오로-가교 물질을 포함하는 반응물 혼합물을 기재상에 코팅하는 단계로서, 상기 반응물 혼합물은 적어도 하나의 플루오로알킬 에테르 용매 및 적어도 하나의 지방족 에스테르 용매의 혼합물로 코팅되는 단계; 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 2 시간 범위의 기간 동안 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도로 제 1 경화 처리하는 단계; 및 그 후, 상기 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 60 분 범위의 기간 동안 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도로 제 2 경화 처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 제 1 이소시아네이트 화합물과 하이드록실 관능화 플루오로-가교 물질을 포함하는 반응물 혼합물을 기재상에 코팅하는 단계로서, 상기 반응물 혼합물은 적어도 하나의 플루오로알킬 에테르 용매 및 적어도 하나의 지방족 에스테르 용매의 혼합물로 코팅되는 단계; 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 2 시간 범위의 기간 동안 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도로 제 1 경화 처리하는 단계; 및 그 후, 상기 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 60 분 범위의 기간 동안 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도로 제 2 경화 처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅, 및 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다.
많은 고체 잉크 인쇄 헤드에서, 노즐 플레이트 및 제트 스택은 전형적으로 스테인리스 강 플레이트로 이루어진다. 노즐 플레이트는 또한 때때로 제트라고 하는 소공 (small holes) 또는 노즐의 어레이를 가지는데, 이것을 통하여 잉크가 제트 스택에서 나간다. 제트 스택에서 스테인리스 강 노즐 플레이트 및 다른 플레이트는 폴리이미드와 같은 가요성, 폴리머 층으로 교체된다. 일부 경우에, 폴리이미드 필름은 방수 코팅을 수용하고, 스테인리스 강 애퍼처 (aperture) 플레이트에 본딩된 후, 레이저는 애퍼처 어레이를 폴리이미드 필름으로 제거한다.
인쇄 헤드 전방면에서 흘러내림 (drooling) 노즐, 웨팅 (wetting) 및 잉크의 접착은 좋지 못한 IQ 와 함께 누락 (missing) 및 오방향 분사를 이끈다. 인쇄 헤드의 내부 압력이 전형적으로 물 인치 (inches of water) 로 측정된 특정 압력을 초과할 때 흘러내림 노즐은 잉크를 위핑 (weep) 한다. 노즐이 위핑 없이 유지할 수 있는 압력이 더 높을수록 개선된 성능을 이끈다. 인쇄 후 인쇄 헤드의 전방면이 젖은 상태로 있을 때 웨팅이 발생한다. 인쇄 헤드에 남아있는 이 잉크는 노즐을 막을 수 있어서 누락 노즐과 오방향 인쇄를 유발한다. 도 1 은 이러한 오염된 인쇄 헤드의 사진을 보여준다.
현재, 이 문제에 대한 한 가지 접근법은 활성 세척 블레이드 시스템을 사용한다. 시스템은 인쇄 헤드로부터 잉크를 퍼지 (purge) 하고 그 후 와이퍼 블레이드가 전방면의 잉크를 닦아 없앤다. 전형적으로 잉크 퍼지는 시스템이 누락 제트를 검출한 후 그리고 잉크가 동결 또는 응고, 수축 및 시스템으로 공기를 유입했을 때 전원 차단 후 발생한다. 잉크 퍼지는 오염 물질, 트랩된 공기를 방출하고 노즐을 깨끗이 하고, 그 후 와이퍼가 전방면을 세척한다. 향후 EnergyStar? 요건을 충족시키도록, 인쇄기는 야간에 운전 정지할 것이고 그동안 인쇄 헤드, 저장조 및 엄빌리컬 (umbilicals) 은 열을 받지 않는다. 인쇄 헤드의 기대 수명은 6 년이므로, 매일 행해지는 퍼지는 대충 2,000 퍼지 및 와이핑 (wipe) 사이클을 요구할 것이다. 이런 와이핑의 증가는, 임의의 방수 코팅이 2,000 사이클 초과 동안 존속되고 그것의 이로운 성질을 유지해야 함을 의미한다.
방수 코팅은 알맞은 흘러내림 압력을 유지하기 위해서 큰 접촉각을 가져야 하고 용이한 세척/자동 세척 (self clean) 특징을 유지하도록 작은 미끄럼 각을 가져야 한다. 이것은 유지 보수를 거의 필요로 하지 않고, 높은 엔진 신뢰도 및 낮은 관리 비용을 가지는 인쇄 헤드 카트리지를 이끌 것이다. 스택 제조 방법은 일반적으로 높은 온도와 압력을 수반하여서, 코팅은 전형적으로 대략 30 분 동안 290 ℃ 및 350 psi 의 이 조건하에서 이 성질을 유지해야 한다. 일반적으로 작은 미끄럼 각을 가지는 저접착 코팅은 중력하에 깨끗이 인쇄 헤드 전방면에서 미끄러지는 것으로 보여줬다.
소유성, 저접착 표면 코팅은 상당한 성능 개선을 제공하였다. 하지만, 심지어 이러한 코팅으로도, 인쇄 헤드 전방면은 여러 와이핑 사이클을 거칠 것이다. 현재 코팅은, 양호한 열적 및 잉크 안정성을 가지지만, 더 낮은 기계적 견고성을 가질 수도 있는데 더 낮은 기계적 견고성이 바람직할 수도 있다.
도 1 은 인쇄 헤드의 오염된 전방면의 예를 보여준다.
도 2 는 제트 스택의 실시형태의 측면도를 보여준다 .
도 3 은 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 4 는 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 5 는 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 6 은 인쇄 헤드 원형 (prototypes) 이 HT3 코팅 및 HT2 코팅으로 코팅되고 퍼지 와이핑이 평가된 추가 테스트의 결과를 보여준다.
도 2 는 제트 스택의 실시형태의 측면도를 보여준다 .
도 3 은 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 4 는 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 5 는 소유성, 저접착 코팅의 실시형태의 열적 안정성 그래프를 보여준다.
도 6 은 인쇄 헤드 원형 (prototypes) 이 HT3 코팅 및 HT2 코팅으로 코팅되고 퍼지 와이핑이 평가된 추가 테스트의 결과를 보여준다.
본원에서 사용된 대로, 용어 "저접착" 은, 표면으로서 인쇄 헤드 전방면 표면에 대해, 자외선 경화 가능한 겔 잉크 또는 고체 잉크로 측정되었을 때 약 30° 미만의 작은 미끄럼 각을 의미한다.
본원에서 사용된 대로, 표면 코팅이 연장된 기간 동안 180 ℃ ~ 325 ℃ 의 범위 또는 약 180 ℃ ~ 약 325 ℃ 의 범위의 온도와 같은 고온 및 100 psi ~ 400 psi 의 범위 또는 약 100 psi ~ 약 400 psi 의 범위의 압력과 같은 고압에 노출된 후 자외선 겔 잉크 또는 고체 잉크의 액적이 표면 코팅에 대해 저접착을 나타낼 때 소유성 저접착 표면 코팅은 "열적으로 안정" 된다. 연장된 기간은 10 분 내지 2 시간의 범위 또는 약 10 분 내지 약 2 시간의 범위에 있을 수도 있다.
일 실시형태에서, 표면 코팅이 약 30 분 동안 약 300 psi 의 압력에서 약 290 ℃ 의 온도에 노출된 후 표면 코팅은 열적으로 안정된다. 표면 코팅은 어떠한 품질 저하 없이 고온 및 고압에서 스테인리스 강 애퍼처 브레이스 (brace) 에 본딩될 수 있다. 따라서, 결과적인 인쇄 헤드는 잉크 액적이 인쇄 헤드 전방면에서 굴러 떨어져서 잔류물을 남기지 않을 수 있으므로 잉크 오염을 방지할 수 있다.
일부 실시형태에서, 인쇄 장치는 전방면 및 전방면의 표면에 배치된 소유성 저접착 표면 코팅을 가지는 잉크젯 인쇄 헤드를 포함한다. 소유성 저접착 표면 코팅은, 분사된 자외선 겔 잉크의 액적 또는 분사된 고체 잉크의 액적이 약 45° 초과 접촉각을 나타내도록 구성된 소유성 저접착 폴리머 물질을 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 분사된 자외선 겔 잉크의 액적 또는 분사된 고체 잉크의 액적은 약 90° 미만의 접촉각을 나타낸다. 잉크가 인쇄 헤드로 채워질 때, 잉크를 배출할 때까지 노즐 내부에 잉크를 유지하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 잉크 접촉각이 더 클수록 흘러내림 압력은 더 우수한데 이것은 더 높은 것을 의미한다. 흘러내림 압력은 잉크 탱크 또는 저장조의 압력이 증가할 때 잉크가 노즐 개구 밖으로 위핑하는 것을 회피하는 애퍼처 플레이트의 능력에 관한 것이다. 위핑 없이 더 높은 압력을 유지하는 것은 인쇄 명령이 주어질 때 더 신속한 인쇄를 허용한다.
일부 실시형태에서, 코팅은 열적으로 안정되고 10 분 ~ 2 시간 또는 약 10 분 ~ 약 2 시간 범위의 연장된 기간 동안 180 ℃ ~ 325 ℃ 범위 또는 약 180 ℃ ~ 약 325 ℃ 범위의 온도와 같은 고온 및 100 psi ~ 400 psi 범위 또는 약 100 psi ~ 약 400 psi 범위의 압력과 같은 고압에 노출된 후에도 이 성질을 제공한다. 이것은 높은 흘러내림 압력을 유지한다.
일 실시형태에서, 코팅은 열적으로 안정되고 약 30 분 동안 약 300 psi 의 압력에서 약 290 ℃ 의 온도에 노출된 후에도 이 성질을 제공하여서, 높은 흘러내림 압력을 유지할 수 있도록 한다.
일부 실시형태에서, 소유성 저접착 표면 코팅은 적어도 하나의 이소시아네이트와 관능화 (functionalized) 플루오로-가교 물질을 포함하는 반응물 혼합물의 반응 생성물이다.
적합한 이소시아네이트는 모노머, 올리고머 및 폴리머 이소시아네이트를 포함하는데, 이것은 일반식 R1-(NCO)n 를 포함하지만 이것에 제한되지 않고 여기에서 R1 은 알킬기, 알킬렌기, 아릴기, 아릴렌기, 아릴알킬기, 아릴알킬렌기, 알킬아릴기 또는 알킬아릴렌기이다.
일 실시형태에서, R1 은 알킬기 또는 알킬렌기이다 (선형과 가지형, 포화형과 불포화형, 고리형과 비고리형 및, 치환형과 비치환형 알킬기 및 알킬렌기를 포함하고, 산소, 질소, 황, 규소, 인 등 중 어느 하나와 같은 헤테로 원자가 알킬기 또는 알킬렌기에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다). 일 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 적어도 약 8 개의 탄소 원자를 가진자. 다른 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 적어도 약 10 개의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 적어도 약 12 개의 탄소 원자를 가진다. 일 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 약 60 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 약 50 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 또 다른 실시형태에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 약 40 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 하지만, 탄소 원자의 수는 이 범위를 벗어날 수 있음을 이해할 것이다.
일 실시형태에서, R1 은 아릴기 또는 아릴렌기이다 (치환형과 비치환형 아릴기 및 아릴렌기를 포함하고, 산소, 질소, 황, 규소, 인 등 중 어느 하나와 같은 헤테로 원자가 아릴기 또는 아릴렌기에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다). 일 실시형태에서, 아릴기 또는 아릴렌기는 적어도 약 5 개의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 아릴기 또는 아릴렌기는 적어도 약 6 개의 탄소 원자를 가진다. 일 실시형태에서, 아릴기 또는 아릴렌기는 약 50 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 아릴기 또는 아릴렌기는 약 25 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 또 다른 실시형태에서, 아릴기 또는 아릴렌기는 약 12 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 하지만, 탄소 원자의 수는 이 범위를 벗어날 수 있음을 이해할 것이다.
일 실시형태에서, R1 은 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기이다 (치환형과 비치환형 아릴알킬기 및 아릴알킬렌기를 포함하고, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기의 알킬 부분은 선형 또는 가지형, 포화형 또는 불포화형, 고리형 또는 비고리형 및, 치환형 또는 비치환형일 수 있고, 산소, 질소, 황, 규소, 인 등 중 어느 하나와 같은 헤테로 원자가 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기의 아릴 부분 또는 알킬 부분 중 어느 하나에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다). 일 실시형태에서, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기는 적어도 약 6 개의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기는 적어도 약 7 개의 탄소 원자를 가진다. 일 실시형태에서, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기는 약 60 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 다른 실시형태에서, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기는 약 40 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 또 다른 실시형태에서, 아릴알킬기 또는 아릴알킬렌기는 약 30 개 이하의 탄소 원자를 가진다. 하지만, 탄소 원자의 수는 이 범위를 벗어날 수 있음을 이해할 것이다.
치환형 알킬, 알킬렌, 아릴, 아릴렌, 아릴알킬, 아릴알킬렌, 알킬아릴 및 알킬아릴렌기의 치환기는 할로겐 원자, 이민기, 암모늄기, 시안기, 피리딘기, 피리디늄기, 에테르기, 알데히드기, 케톤기, 에스테르기, 아미드기, 카르보닐기, 티오카르보닐기, 술페이트기, 술포네이트기, 술파이드기, 술폭시드기, 포스핀기, 포스포늄기, 포스페이트기, 니트릴기, 메르캅토기, 니트로기, 니트로소기, 술폰기, 아실기, 산 무수물기, 아지드기, 아조기, 시아나토기, 이소시아나토기, 티오시아나토기, 이소티오시아나토기, 카르복실레이트기, 그것의 혼합물 등일 수 있고 (이것에 제한되지 않음), 2 개 이상의 치환기가 링을 형성하도록 함께 합쳐질 수 있고, n 은 이소시아네이트기의 수를 나타내는 정수로, 예를 들어, 1, 2, 3 등은 모노머 이소시아네이트의 경우이고 폴리머 이소시아네이트의 경우 필수적 상한치를 가지지 않는다.
디이소시아네이트의 예는 다음 화학식의 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI),
다음 화학식의 2,4-톨루엔 디이소시아네이트 (TDI); 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 (MDI); 수소화 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 (H12MDI); 테트라-메틸 크실렌 디이소시아네이트 (TMXDI); 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트 (HDI):
다음 화학식의 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 3,3'-디메톡시-4,4'-바이페닐디이소시아네이트; 3,3'-디메틸-4,4'-바이메틸-4,4'-바이페닐디이소시아네이트; 페닐렌 디이소시아네이트; 4,4'-바이페닐디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트:
테트라메틸렌 크실렌 디이소시아네이트; 4,4'-메틸렌비스(2,6-디에틸페닐 이소시아네이트); 1,12-디이소시아나토도데칸; 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄; 1,4-디이소시아나토부탄; 다이머 디이소시아네이트와 시클로헥실렌 디이소시아네이트 및 그것의 이성질체; HDI 의 우레티디온 다이머; 등뿐만 아니라 그것의 혼합물을 포함한다. 트리이소시아네이트 또는 그것의 등가물의 예는 트리페닐 메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트; 트리스(p-이소시아나토페닐) 티오포스페이트; TDI 등의 트리메틸올프로판 트리머, TDI, HDI, IPDI 등의 이소시아누레이트 트리머 및 TDI, HDI, IPDI 등의 비우렛 트리머 뿐만 아나리 그것의 혼합물을 포함한다. 더 높은 이소시아네이트 관능성 (functionality) 의 예는 TDI/HDI 등의 코폴리머 및 MDI 올리고머 뿐만 아니라 그것의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트 성분 (moiety) 은 알로판산 개질 MDI 또는 알로판산 개질 MDI 의 폴리머일 수 있다. 일부 실시형태에서, 이소시아네이트 성분은 또한 Fluorobase-Z 로 이전에 상업적으로 이용할 수 있고 종래 기술 (미국 특허 제 4,863,986 호; 미국 특허 제 4,704,420 호; 미국 특허 제 6,071,564 호) 에 기술된 바와 같은 폴리이소시안 관능성을 가지는 (퍼)플루오로폴리에테르 프리폴리머일 수 있다. 일부 실시형태에서, 적합한 이소시아네이트는 명칭 Desmodur?, Mondur? 또는 Impranil?, 예를 들어 Bayer Materials Science 에서 이용할 수 있는 Desmodur N 3300?, Desmodur N 3790? 등 또는 그것의 혼합물로 얻어질 수 있다.
적합한 퍼플루오로폴리에테르 화합물은 모노- 또는 디-하이드록실 관능화 모노머, 올리고머 및 폴리머 퍼플루오로폴리에테르 화합물을 포함한다. 적합한 디하이드록시 관능화 퍼플루오로폴리에테르 화합물의 예는 다음 일반식의 화합물을 포함한다 (그러나 이것에 제한되지 않는다):
HO-(CH2CH2O)a-CH2-CF2O-(CF2CF2O)b-(CF2O)c-CF2-CH2-(OCH2CH2)a-OH
이 일반식에서, a 는 0 ~ 20 범위의 정수이고, b 와 c 중 적어도 하나가 영 (zero) 이 아니면 b 와 c 는 0 ~ 50 범위의 정수이다. 일 실시형태에서, 적합한 (이)관능화 퍼플루오로폴리에테르 화합물은 다음 화학식으로 나타낼 수 있다:
HOCH2CF2O(CF2CF2O)b(CF2O)cCF2CH2OH
일부 실시형태에서, 적합한 디하이드록시 관능화 퍼플루오로폴리에테르 화합물은 명칭 Fluorolink?, 예를 들어, Solvay Solexis 에서 이용할 수 있는 Fluorolink D?, Fluorolink D10?, Fluorolink D10H?, Fluorolink E10?, Fluorolink E10H? 등 또는 그것의 혼합물에서 얻어질 수도 있다.
하나 이상의 퍼플루오로폴리에테르 화합물을 하나 이상의 이소시아네이트로 응축시킴으로써 우레탄 화합물 등 또는 그것의 혼합물을 만들기 위한 임의의 적합한 반응 조건은 소유성 저접착 인쇄 헤드 전방면 코팅의 폴리머를 제조하는데 사용될 수 있다. 전형적으로 (필수적인 것은 아님), 이부틸주석 디라우레이트, 비스무트 트리스-네오데카노에이트, 코발트 벤조에이트, 리튬 아세테이트, 제 1 주석 옥토에이트, 트리에틸아민 등과 같은 선택적 반응 촉매의 존재하에 다양한 온도 (예를 들어, 약 25 ℃ ~ 약 160 ℃) 에서 반응이 수행될 수 있다. 다른 예시적 촉매는 Rheine Chemie 의 RC 촉매를 포함한다.
일 실시형태에서, 반응 생성물의 산화 또는 황화를 방지하고 수분으로 인한 바람직하지 못한 부반응을 방지하기 위해서 아르곤 또는 질소 가스 또는 다른 적합한 가스와 같은 불활성 분위기에서 반응 조건이 수행될 수 있다. 반응은 희석되지 않고 (즉, 용매 없이) 수행될 수 있거나 선택적으로 임의의 바람직하거나 효과적인 용매를 이용할 수 있다. 적합한 용매의 예는 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 클로로벤젠, 헥사플루오로벤젠, 니트로벤젠, 디클로로벤젠, N-메틸 피롤리디논, 디메틸 포름아미드, 디메틸 술폭시드, 술포란, 헥산, 테트라하이드로푸란, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, HFE 7200 (3M), HFE 7500 (3M), Solvosol (Dow) 등뿐만 아니니라 그것의 혼합물을 포함한다. 사용될 수도 있는 용매의 다른 예는 FCL 52 용매, Cytonix LLC 에서 이용할 수 있는 플루오로화 용매이다.
본원에 개시된 소유성 저접착 표면 코팅은 기록 기재상으로 잉크를 배출하도록 구성된 잉크젯 인쇄 헤드용 방수 인쇄 헤드 전방면 코팅으로서 이용될 수 있다. XEROX? 4024 용지와 같은 일반 용지, XEROX? 이미지 시리즈 용지, Courtland 4024 DP 용지, 괘선 노트북 (ruled notebook) 용지, 본드 용지, Sharp Company 실리카 코팅 용지와 같은 실리카 코팅 용지, JuJo 용지, Hammermill 레이저인쇄 용지 등, 투명 물질, 섬유, 직물 제품, 플라스틱, 폴리머 필름, 금속 및 목재와 같은 무기 기재 등을 포함한 임의의 적합한 기록 기재가 이용될 수도 있다.
본원에서 사용된 대로, 소유성 저접착 코팅은 잉크와 소유성 저접착 코팅 사이 접촉각이 일 실시형태에서 약 45° 를 초과하고, 다른 실시형태에서 약 55° 를 초과할 때 잉크젯 인쇄 헤드로부터 배출되는 잉크에 대해 "충분히 낮은 젖음성 (wettability)" 을 보일 수 있다.
본원에 개시된 소유성 저접착 코팅은 연속 잉크젯 인쇄기, 열적 드롭 온 디맨드 (DOD) 잉크젯 인쇄기 및 압전 DOD 잉크젯 인쇄기와 같은 임의의 적합한 잉크젯 인쇄기의 잉크젯 인쇄 헤드용 소유성 저접착 인쇄 헤드 전방면 코팅으로서 이용될 수 있다. 본원에서 사용된 대로, 용어 "인쇄기" 는, 임의의 용도를 위한 인쇄 출력 기능을 수행하는, 디지털 복사기, 서적 제조기, 팩시밀리기, 복합기 등과 같은 임의의 장치를 포함한다.
본원에 개시된 소유성 저접착 코팅은 수성 잉크, 용매 잉크, UV-경화 가능한 잉크, 염료 승화 잉크, 고체 잉크 등과 같은 임의의 적합한 잉크를 배출하도록 구성된 잉크젯 인쇄 헤드용 소유성 저접착 인쇄 헤드 전방면 코팅으로서 이용될 수 있다. 본원에 개시된 소유성 저접착 코팅과 함께 사용하기에 적합한 예시적 잉크젯 인쇄 헤드는 도 2 에 대해 설명된다.
전형적 잉크젯 인쇄 헤드는 브레이스를 지지하도록 전형적으로 본딩된 노즐 플레이트를 포함할 수도 있다. 도 2 는 방수 코팅을 가지는 인쇄 헤드 제트 스택의 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 소유성, 저접착 코팅 (26) 은 노즐 플레이트 (24) 에 본딩된다. 노즐 플레이트는 애퍼처 지지 브레이스 (22) 에 본딩된 폴리이미드 필름과 같은 폴리머 필름일 수도 있다.
지지 브레이스 (22) 는 스테인리스 강과 같은 임의의 적합한 물질로 형성되고 그 안에 한정된 애퍼처 (22a) 를 포함한다. 애퍼처 (22a) 는 잉크 공급원 (ink source) (미도시) 과 연통할 수도 있다. 노즐 플레이트 (24) 는 폴리이미드와 같은 임의의 적합한 물질로 형성될 수도 있고 그 안에 한정된 노즐 (24a) 을 포함할 수도 있다. 잉크 공급원으로부터 잉크는 노즐 (24a) 을 통하여 인쇄 헤드 (20) 로부터 기록 기재상으로 분사 가능하도록 노즐 (24a) 은 애퍼처 (22a) 를 통하여 잉크 공급원과 연통할 수도 있다.
도시된 실시형태에서, 노즐 플레이트 (24) 는 개재되는 접착 물질 (28) 에 의해 지지 브레이스 (22) 에 본딩된다. 접착 물질 (28) 은 지지 브레이스 (22) 에 노즐 플레이트 (24) 를 본딩하는 본딩 방법 중 용융될 수 있는 열가소성 접착제로서 제공될 수도 있다. 전형적으로, 노즐 플레이트 (24) 및 소유성 저접착 코팅 (26) 은 또한 본딩 방법 중 가열된다. 열가소성 접착제를 형성하는 물질에 따라, 본딩 온도는 180 ℃ ~ 325 ℃ 의 범위 (또는 약 180 ℃ ~ 약 325 ℃ 의 범위) 에 있을 수 있다.
종래의 소유성 저접착 코팅은 전형적 본딩 방법 또는 잉크젯 인쇄 헤드의 제작 중 직면하게 되는 다른 고온, 고압 방법 중 직면하게 되는 온도에 노출될 때 품질 저하되는 경향이 있다. 하지만, 본원에 개시된 소유성 저접착 코팅 (26) 은 이것이 본딩 온도로 가열된 후 잉크에 대해 충분히 낮은 접착 (작은 미끄럼 각으로 표시) 및 큰 접촉각을 나타낸다. 소유성 저접착 코팅 (26) 은 자동 세척, 무오염 잉크젯 인쇄 헤드 (20) 에 높은 흘러내림 압력을 제공할 수 있다. 승온 온도에 노출시 바람직한 표면 성질 (예컨대, 작은 미끄럼 각 및 큰 접촉각 포함) 의 실질적 품질 저하에 저항하는 소유성 저접착 코팅 (26) 의 능력은 높은 흘러내림 압력을 유지하면서 자동 세척 능력을 가지는 잉크젯 인쇄 헤드가 고온 및 고압 방법을 사용해 제작될 수 있도록 한다.
일 실시형태에서, 소유성 저접착 코팅 (26) 은 전술한 대로 적어도 하나의 이소시아네이트 및 적어도 하나의 퍼플루오로폴리에테르 화합물을 포함하는 반응물 혼합물을 처음에 적용함으로써 기재 (32) 에 형성될 수도 있다. 반응물 혼합물이 기재 (32) 에 적용된 후, 반응물은 소유성 저접착 코팅 (26) 을 형성하도록 함께 반응된다. 반응물은, 예를 들어, 반응물 혼합물을 경화시킴으로써 함께 반응될 수 있다. 일 실시형태에서, 반응물 혼합물은 먼저 약 30 분 내지 2 시간 동안 약 130 ℃ 의 온도로 경화된 후 약 30 분 내지 2 시간 동안 약 290 ℃ 로 고온 후경화된다.
일 실시형태에서, 반응물 혼합물은 다이 압출 코팅, 딥 (dip) 코팅, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 유동 코팅, 스탬프 인쇄 및 블레이드 기법과 같은 임의의 적합한 방법을 사용해 기재 (32) 에 적용될 수도 있다. 공기 브러시 또는 자동 공기/액체 스프레이와 같은 공기 분무 기기가 반응물 혼합물을 스프레이하는데 사용될 수 있다. 공기 분무 기기는 균일하거나 실질적으로 균일한 양의 반응물 혼합물로 기재 (32) 의 표면을 덮도록 균일한 패턴으로 이동하는 자동 왕복기에 장착될 수 있다. 독터 블레이드 (doctor blade) 의 사용은 반응물 혼합물을 적용하는데 이용될 수 있는 다른 기법이다. 유동 코팅에서는, 프로그래머블 디스펜서가 반응물 혼합물을 적용하는데 사용된다.
이제 특정 실시형태들이 자세히 기술될 것이다. 이 실시예들은 예시를 위한 것으로, 청구항은 이 실시형태들에서 설명되는 물질, 조건 또는 방법 파라미터에 제한되지 않는다.
실시예
실시예
1
1.3 그램의 Fluorolink-D 가 20 g 의 헥사플루오로벤젠에 용해되었다. 0.01 g 의 이부틸주석 디라우레이트 촉매가 첨가되었고, 결과적으로 생긴 혼합물은 80 ℃ 로 가열되었다. 용해된 0.1143 g 의 Desmodur 3300 및 0.14 g 의 Desmodur 3790 을 함유한 이소시아네이트의 제 2 용액은 헥사플루오로벤젠이고 2 시간에 걸쳐 서서히 제 1 용액에 첨가되었다. Fluorolink 용액은 첨가 방법 중 80 ℃ 로 가열 유지되었다. 첨가 방법에 기인한 반응물 혼합물은 80 ℃ 로 유지되었고 가교 반응을 완료하기 위해서 하룻밤 동안 교반되었다. 반응물 혼합물은 실온으로 냉각되었고 40 g 의 FCL-52 (Cytonix 사 제조) 로 희석되었다. 결과적으로 생긴 프리폴리머 용액은 드로바 코팅기 (drawbar coater) 를 사용해 폴리이미드 기재상에 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었고 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 1 이 된다.
실시예
2
1.3 그램의 Fluorolink-D 가 20 g 의 헥사플루오로벤젠에 용해되었다. 0.01 g 의 이부틸주석 디라우레이트 촉매가 첨가되었고, 결과적으로 생긴 혼합물은 80 ℃ 로 가열되었다. 용해된 0.28 g 의 Desmodur 3790 을 함유한 이소시아네이트의 제 2 용액은 헥사플루오로벤젠이고 2 시간에 걸쳐 서서히 제 1 용액에 첨가되었다. Fluorolink 용액은 첨가 방법 중 80 ℃ 로 가열 유지되었다. 첨가 방법에 기인한 반응물 혼합물은 80 ℃ 로 유지되었고 가교 반응을 완료하기 위해서 하룻밤 동안 교반되었다. 반응물 혼합물은 실온으로 냉각되었고 40 g 의 FCL-52 (Cytonix 사 제조) 로 희석되었다. 결과적으로 생긴 프리폴리머 용액은 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상에 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었고 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 2 가 된다.
실시예 1 및 실시예 2 는 승온 온도에서 부분적 혼합으로 인해 코팅 전 90 % 이상의 가교 완료된 반응물 용액을 유발한다. 실질적으로 폴리머의 모든 가교를 완료하는 경화 방법 전 발생하는 다량의 가교 때문에, 결과적으로 생긴 필름은 더 우수한 열적 안정성과 기계적 견고성을 가진다.
실시예
3
23.4 그램의 Fluorolink-D 가 첨가 깔때기, 온도 프로브 및 응축기를 갖춘 3 구 환저 플라스크에 첨가되었다. 135 ㎖ 의 Novec 7200, 95 ㎖ 의 에틸 아세테이트 및 0.211 g 의 이부틸주석 디라우레이트 촉매가 3 구 환저 플라스크에 첨가되었고, 내용물은 질소 분위기하에 교반되고 약한 환류 (gentle reflux) (~ 71 ℃) 로 가열되었다. 제 2 용액은 185 ㎖ 의 에틸 아세테이트와 63 ㎖ 의 Novec 7200 에서 5.04 g 의 Desmodur 3790 을 용해시킴으로써 제조되었다. 그 후, 이 이소시아네이트 용액은 환저 플라스크에 연결된 첨가 깔때기로 이송되었고 71 ℃ 에서 2 시간에 걸쳐 Fluorolink 용액으로 액적 형태로 (dropwise) 첨가되었다. 그 후, 반응물 혼합물은 71 ℃ 에서 하룻밤 동안 교반되었다. 그 후, 반응 혼합물은 실온으로 냉각되었고 코팅 제제를 생산하기 위해서 공극 크기 0.2 미크론의 Millipore Opticap XL 필터를 사용해 여과되었다 (filtered). 코팅 제제의 고체 농도는 대략 5 % 이었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상에 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조된 후 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열 경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 3 이 된다.
실시예
4
23.4 그램의 Fluorolink-D 가 첨가 깔때기, 온도 프로브 및 응축기를 갖춘 3 구 환저 플라스크에 첨가되었다. 135 ㎖ 의 Novec 7200, 95 ㎖ 의 에틸 아세테이트 및 0.211 g 의 이부틸주석 디라우레이트 촉매가 3 구 환저 플라스크에 첨가되었고, 내용물은 질소 분위기하에 교반되고 약한 환류 (~71 ℃) 로 가열되었다. 제 2 용액은 185 ㎖ 의 에틸 아세테이트와 63 ㎖ 의 Novec 7200 에서 2.07 g 의 Desmodur 3300 및 2.52 g 의 Desmodur 3790 을 용해시킴으로써 제조되었다. 그 후, 이 이소시아네이트 용액은 환저 플라스크에 연결된 첨가 깔때기로 이송되었고 71 ℃ 에서 2 시간에 걸쳐 Fluorolink 용액으로 액적 형태로 첨가되었다. 그 후, 반응물 혼합물은 71 ℃ 에서 하룻밤 동안 교반되었다. 그 후, 반응 혼합물은 실온으로 냉각되었고 코팅 제제를 생산하기 위해서 공극 크기 0.2 미크론의 Millipore Opticap XL 필터를 사용해 여과되었다. 코팅 제제의 고체 농도는 대략 5 % 이었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상에 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조된 후 30 분 동안 150 ℃ 에서오븐에서 열 경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 4 가 된다.
실시예
5
실시예 3 에서 기술한 대로 합성된 451 g 의 코팅 제제는 300 g 의 Novec 7200 용매를 첨가함으로써 5 % 에서 3 % 고체 농도로 희석되었다. 희석된 용액은 환저 플라스크로 이송되었고, 그 후 비그럭스 (vigreaux) 증류 장치가 플라스크에 연결되었다. 용매가 증류하기 시작할 때까지 용액은 가열되었다 (~ 71 내지 71 ℃). Novec 7200 및 에틸 아세테이트의 혼합물로 이루어진 대략 559 g 의 증류액이 수집될 때까지 증류가 지속되었다. 플라스크에 남아있는 농축된 용액은 실온으로 냉각되었다. 이 농축된 코팅 제제의 고체 농도는 대략 12 % 이었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었고 그 후 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 5 가 된다.
실시예
6
실시예 5 에서 기술된 대로 얻어진 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었다. 이것은 그 후 10 ℃/분으로 실온에서 150 ℃ 로 증가시키고 30 분 동안 150 ℃ 로 유지하고, 10 ℃/분으로 150 ℃ 에서 260 ℃ 로 증가시키고, 최종적으로 20 분 동안 260 ℃ 로 유지함으로써 주위 조건하에 오븐에서 열 경화되어서 코팅 6 이 된다.
실시예
7
실시예 5 에서 기술된 대로 얻어진 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었다. 이것은 그 후 10 ℃/분으로 실온에서 150 ℃ 로 증가시키고 30 분 동안 150 ℃ 로 유지하고, 10 ℃/분으로 150 ℃ 에서 260 ℃ 로 증가시키고, 최종적으로 20 분 동안 260 ℃ 로 유지함으로써 질소 분위기하에 오븐에서 열 경화되어서 코팅 7 이 된다.
실시예
8
실시예 6 에서 기술된 대로 얻어진 코팅은 다음과 같이 와이핑 세척 단계를 추가로 거쳤고 - 2 인치 폭의 폼 (foam) 브러시 (Lowes 에서 입수) 가 Novec 7200 용매에 침지시키고 단일 평활 페인팅 유사 스트로크 (single smooth painting like stroke) 로 코팅 6 의 표면을 가로질러 브러싱되었다. 코팅은 5 분 동안 공기에서 건조되도록 허용되었다. 이것은 용매 세척된 코팅 8 이 되었다.
실시예
9
실시예 7 에서 기술된 대로 얻어진 코팅은 다음과 같이 와이핑 세척 단계를 추가로 거쳤고 - 2 인치 폭의 폼 브러시 (Lowes 사에서 입수) 가 Novec 7200 용매에 침지시키고 단일 평활 페인팅 유사 스트로크로 코팅 6 의 표면을 가로질러 브러싱되었다. 코팅은 5 분 동안 공기에서 건조되도록 허용되었다. 이것은 용매 세척된 코팅 9 가 되었다.
실시예
10
실시예 5 에서 기술된 대로 얻어진 코팅 제제는 압출 다이를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조되었다. 그 후 그것은 30 분 동안 150 ℃ 로 그 다음에 30 분 동안 260 ℃ 로 적외선 히터를 사용해 열 경화되어 코팅 10 이 되었다.
실시예
11
5 % 고체 농도를 가지는 코팅 제제는, 첨가된 이부틸주석 디라우레이트 촉매의 양이 0.317 g 이었다는 점을 제외하고는, 실시예 3 에 기술된 대로 정확히 제조되었다. 그 후, 이 코팅 제제는 실시예 5 에 기술된 대로 증류시킴으로써 대략 12 % 로 농축되었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조된 후 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐 코팅 11 이 되었다.
실시예
12
5 % 고체 농도를 가지는 코팅 제제는, 첨가된 이부틸주석 디라우레이트 촉매의 양이 0.423 이었다는 점을 제외하고는, 실시예 3 에 기술된 대로 정확히 제조되었다. 그 후, 이 코팅 제제는 실시예 5 에 기술된 대로 증류시킴으로써 대략 12 % 로 농축되었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상으로 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조된 후 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐 코팅 12 가 되었다.
실시예
13
23.4 그램의 Fluorolink-D 가 첨가 깔때기, 온도 프로브 및 응축기를 갖춘 3 구 환저 플라스크에 첨가되었다. 135 ㎖ 의 Novec 7500, 95 ㎖ 의 부틸 아세테이트 및 0.211 g 의 이부틸주석 디라우레이트 촉매가 3 구 환저 플라스크에 첨가되었고, 내용물은 질소 분위기하에 교반되고 80 ℃ 로 가열되었다. 제 2 용액은 185 ㎖ 의 부틸 아세테이트와 63 ㎖ 의 Novec 7500 에서 5.04 g 의 Desmodur 3790 을 용해시킴으로써 제조되었다. 그 후, 이 이소시아네이트 용액은 환저 플라스크에 연결된 첨가 깔때기로 이송되었고 80 ℃ 에서 2 시간에 걸쳐 Fluorolink 용액에 액적 형태로 첨가되었다. 그 후, 반응물 혼합물은 80 ℃ 에서 하룻밤 동안 교반되었다. 그 후, 반응 혼합물은 실온으로 냉각되었고 코팅 제제를 생산하기 위해서 공극 크기 0.2 미크론의 Millipore Opticap XL 필터를 사용해 여과되었다. 코팅 제제의 고체 농도는 대략 5 % 이었다. 이 코팅 제제는 드로바 코팅기를 사용해 폴리이미드 기재상에 코팅되었다. 코팅된 필름은 5 분 동안 공기 건조된 후 30 분 동안 150 ℃ 에서 오븐에서 열 경화되었다. 최종 필름은 30 분 동안 260 ℃ 에서 오븐에서 제 2 경화 단계를 거쳐서 코팅 13 이 되었다.
실시예
14
코팅의 접촉각과 미끄럼 각은 컴퓨터 제어 자동 액체 증착 (deposition) 시스템, 컴퓨터 제어 틸팅 베이스 유닛 (TBU90E) 및 컴퓨터 기반 이미지 프로세싱 시스템으로 이루어진 Dataphysics 로부터 OCA20 각도계로 결정되었다. 전형적 정적 접촉각 측정에서, 약 10 마이크로리터의 고체 잉크는 (115 ℃ 의 전형적 잉크 분사 온도에서) 코팅 표면에 약하게 증착되었고 정적 각도는 컴퓨터 소프트웨어 (SCA20) 에 의해 결정되었다. 각각의 보고된 데이터는 5 초과 독립 측정의 평균이다.
미끄럼 각 측정은 틸팅 베이스 유닛 (TBU90E) 을 사용해 (115 ℃ 의 전형적 잉크 분사 온도에서) 약 10 마이크로리터 액적의 고체 잉크를 가지고 1°/초의 비율로 베이스 유닛을 틸팅시킴으로써 수행되었다. 미끄럼 각은 잔류물 또는 얼룩을 남기지 않으면서 테스트 액적 (고체 잉크) 이 코팅된 폴리이미드 기재에서 미끄러지기 시작하는 경사각으로 정의된다.
인쇄 헤드 제작의 접착제 본딩 (스태킹) 단계를 시뮬레이팅하는 오프라인 테스트에서, 코팅 1 내지 코팅 13 은 예컨대 30 분 동안 350 psi 에서 290 ℃ 로 고압 및 고온 본딩 단계를 거쳤다. 스태킹 단계 후 고체 잉크에 대한 접촉각 및 미끄럼 각은 전술한 대로 결정되었다.
잉크 에이징 (aging) 실험은 2 일 동안 140 ℃ 에서 용융된 청록색, 심홍색, 황색 및 흑색 잉크의 혼합물로 스태킹 단계 후 코팅 1 내지 코팅 13 을 침지시킴으로써 수행되었다. 잉크 에이징 후 접촉각과 미끄럼 각은 전술한 대로 결정되었다. 고체 잉크에 대한 접촉각과 미끄럼 각 데이터는 표 1 에 요약된다.
실시예
15
코팅의 접촉각과 미끄럼 각은 컴퓨터 제어 자동 액체 증착 시스템, 컴퓨터 제어 틸팅 베이스 유닛 (TBU90E) 및 컴퓨터 기반 이미지 프로세싱 시스템으로 이루어진 Dataphysics 로부터 OCA20 각도계로 결정되었다. 전형적 정적 접촉각 측정에서, 약 10 마이크로리터의 UV 잉크는 (80 ℃ 의 전형적 잉크 분사 온도에서) 코팅 표면에 약하게 증착되었고 정적 각도는 컴퓨터 소프트웨어 (SCA20) 에 의해 결정되었다. 각각의 보고된 데이터는 5 초과 독립 측정의 평균이다. 미끄럼 각 측정은 틸팅 베이스 유닛 (TBU90E) 을 사용해 (80 ℃ 의 전형적 잉크 분사 온도에서) UV 잉크에 대해 약 10 마이크로리터 액적으로 1°/초의 비율로 베이스 유닛을 틸팅시킴으로써 수행되었다. 미끄럼 각은 잔류물 또는 얼룩을 남기지 않으면서 테스트 액적 (UV 잉크) 이 코팅된 폴리이미드 기재에서 미끄러지기 시작하는 경사각으로 정의된다.
인쇄 헤드 제작의 접착제 본딩 (스태킹) 단계를 시뮬레이팅하는 오프라인 테스트에서, 코팅 8, 코팅 9, 코팅 11 및 코팅 12 는 예컨대 30 분 동안 350 psi 에서 290 ℃ 로 고압 및 고온 본딩 단계를 거쳤다. 스태킹 단계 후 UV 잉크에 대한 접촉각 및 미끄럼 각은 전술한 대로 결정되었다.
잉크 에이징 실험은 2 일 동안 90 ℃ 에서 UV 잉크의 스태킹 단계 후 코팅 8, 코팅 9, 코팅 11 및 코팅 12 를 침지시킴으로써 수행되었다. 잉크 에이징 후 접촉각과 미끄럼 각은 전술한 대로 결정되었다. UV 잉크에 대한 접촉각과 미끄럼 각 데이터는 표 2 에 요약된다.
실시예
16
실험용 인쇄 헤드는 애퍼처 브레이스에 부착된 얇은 필름의 노즐 플레이트로 이루어졌다. 잉크는 노즐을 통하여 퍼지되었고 모터 구동 와이퍼 블레이드는 노즐 플레이트 표면의 잉크를 와이핑하는데 사용되었다. 잉크가 흘러내리기 시작하는 압력은 각각의 퍼지-와이핑 사이클 후 기록되었다. 흘러내림 압력 성능은 표 3 에 주어진다. 이것은 코팅 2 가 4,000 와이핑 사이클 후에도 잘 수행할 수 있다는 것을 증명해 준다.
결과는 이 코팅이 큰 잉크 접촉각과 작은 미끄럼 각을 나타낸다는 것을 보인다. 이 코팅은 인쇄 헤드에서 방수 코팅으로 사용될 때 자동 세척 및 쉬운 세척 특징을 제공할 것이라고 예상된다. 이 코팅의 표면 성질은 스택 프레싱 및 잉크 침지 후 불변 상태로 유지되는데, 이것은 긴 작동 수명을 나타낸다.
130 ℃ 경화 필름 및 290 ℃ 후경화 필름 양자의 열적 안정성은 TGA (열무게 분석) 에 의해 연구되었고 도 3 은 데이터를 보여준다. 결과는 130 ℃ 경화 필름이 30 ~ 300 ℃ 의 중량의 약 10 % 를 손실했음을 보여준다. 290 ℃ 후경화 필름은 도 4 에 도시된 대로 대략 315 ℃ 까지 절대 안정성을 보여주었다. 초기 중량 손실은 소량의 미반응 물질의 기화 또는 저분자량 종의 분해 또는 양자의 조합으로부터 기인한 것으로 보인다.
도 5 는 2010 년 8 월 20 일에 출원된 미국 특허 출원 제 12/860,660 호에 개시된 이전 코팅 (HT2) 에 대한 TGA 결과를 보여주는데, 이것은 열적으로 덜 안정되고 130 ℃ 경화 필름에 대한 TGA 스캐닝 중 30 ~ 300 ℃ 에서 약 51 % 의 상당한 중량 손실을 가지는 것을 보여준다. 필름의 두께 측정은, 코팅되었을 때 필름이 대략 4 마이크로미터 (㎛) 두께로 측정되었고 290 ℃ 후경화후 필름은 대략 1.4 ㎛ 로 측정되었으므로 중량 손실을 또한 보여주었다. 이것은 HT3 으로 말한 위의 실시예에서 여기에 개시된 코팅이 훨씬 더 안정된 폴리머임을 나타낸다. 두께 유지는 필름이 다수의 와이핑 사이클을 견딜 수 있도록 하용한다.
추가 테스트에서, 인쇄 헤드 원형 (prototypes) 은 HT3 코팅 및 HT2 코팅으로 코팅되었고 퍼지 와이핑이 평가되었다. 도 6 은 이 결과를 보여준다. 그것은 HT3 코팅이 HT2 필름에 대해 상당한 개선을 가지고 2,000 와이핑 사이클 기준을 충족한다는 것을 나타낸다. HT3 필름은 심지어 6,000 사이클 후에도 잘 수행되었다.
Claims (9)
- 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅으로서,
상기 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅은, 최대 300 ℃ 로 가열될 때 약 15 % 미만 중량 손실로 나타나는 바와 같이 높은 열적 안정성을 가지는 소유성 (oleophobic) 저접착 코팅을 포함하고,
자외선 (UV) 겔 잉크 액적 또는 고체 잉크 액적은 상기 소유성 저접착 코팅의 표면과 약 45° 초과 접촉각 및 약 30° 미만의 미끄럼 각을 나타내고,
상기 소유성 저접착 코팅이 적어도 30 분 동안 적어도 200 ℃ 의 온도로 노출된 후 상기 소유성 저접착 코팅은 상기 접촉각과 미끄럼 각을 유지하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅. - 제 1 항에 있어서,
상기 소유성 저접착 코팅이,
30 분 ~ 2 시간 범위의 기간 동안 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도에서 제 1 경화 처리; 및
15 분 ~ 60 분 범위의 기간 동안 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도에서 제 2 경화 처리에 노출된 후,
상기 소유성 저접착 코팅은 상기 소유성 저접착 코팅의 표면과 UV 겔 잉크의 액적 또는 고체 잉크의 액적에 대해 약 45° 초과의 접촉각을 나타내는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅. - 제 1 항에 있어서,
분당 1 ℃ ~ 10 ℃ 의 가열 속도 (heating rate) 로 실온으로부터 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도까지 가열하고 그 온도로 30 ~ 120 분 동안 유지하고, 그 다음에 분당 1 ℃ ~ 10 ℃ 의 가열 속도로 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도로 가열하고 그 온도로 15 ~ 60 분 동안 유지함으로써 상기 소유성 저접착 코팅이 램프 (ramp) 경화 처리에 노출된 후,
상기 소유성 저접착 코팅은 상기 소유성 저접착 코팅의 표면과 UV 겔 잉크 액적 또는 고체 잉크 액적에 대해 약 45° 초과의 접촉각과 30° 미만의 미끄럼 각을 나타내는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅. - 제 1 항에 있어서,
상기 소유성 저접착 코팅은,
제 1 이소시아네이트 화합물; 및
하이드록실 관능화 퍼플루오로폴리옥시알칸 가교 물질을 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 코팅. - 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법으로서,
제 1 이소시아네이트 화합물과 하이드록실 관능화 플루오로-가교 물질을 포함하는 반응물 혼합물을 기재상에 코팅하는 단계로서, 상기 반응물 혼합물은 적어도 하나의 플루오로알킬 에테르 용매 및 적어도 하나의 지방족 에스테르 용매의 혼합물로 코팅되는 단계;
상기 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 2 시간 범위의 기간 동안 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도로 제 1 경화 처리하는 단계; 및
그 후, 상기 코팅된 반응물 혼합물을 30 분 ~ 60 분 범위의 기간 동안 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도로 제 2 경화 처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 경화 처리하는 단계 및 상기 제 2 경화 처리하는 단계는,
분당 1 ℃ ~ 10 ℃ 의 가열 속도로 실온으로부터 130 ℃ ~ 150 ℃ 범위의 온도까지 가열하고 그 온도로 30 분 ~ 120 분 동안 유지하고, 그 다음에 분당 1 ℃ ~ 10 ℃ 의 가열 속도로 250 ℃ ~ 300 ℃ 범위의 온도로 가열하고 그 온도로 30 ~ 60 분 동안 유지함으로써 단일 램핑 단계 (single ramping step) 로 조합되는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 반응물 혼합물의 형성은 승온 온도에서 이소시아네이트와 하이드록실 관능화 퍼플루오로폴리옥시알칸을 혼합하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 혼합하는 단계는,
상기 하이드록실 관능화 퍼플루오로폴리옥시알칸을 적어도 하나의 플루오로알킬 에테르 용매와 적어도 하나의 지방족 에스테르 용매의 혼합물에서 용해하는 단계;
퍼플루오로폴리옥시알칸 용액을 생성하기 위해서 촉매를 첨가하는 단계; 및
퍼플루오로폴리에테르 용액과 이소시아네이트를 혼합하기 전 상기 퍼플루오로폴리옥시알칸 용액을 가열하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 혼합하는 단계는,
상기 이소시아네이트를 적어도 하나의 플루오로알킬 에테르 용매 및 적어도 하나의 지방족 에스테르 용매의 혼합물에서 용해하는 단계; 및
30 분 ~ 4 시간의 기간에 걸쳐 상기 이소시아네이트를 가열된 디하이드록실 퍼플루오로폴리옥시알칸 용액에 첨가하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄 헤드 전방면용 소유성 저접착 코팅을 형성하는 방법.
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